Пример расчетно-графического задания по ТГВ 1. Исходные данные Район строительства – г. Екатеринбург (температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 по [17] равна -38 оС, продолжительность периода с температурой наружного воздуха менее 8 о С составляет 230 дней со среднесуточной температурой -6 оС)1 Вариант конструкции наружных ограждений: - наружной стены – 2; - пол первого этажа – 1; - перекрытие чердака – 1. Система отопления – централизованная, двухтрубная вертикальная с нижней разводкой.2 Температура в подающем трубопроводе 85 оС. Температура в обратном трубопроводе 65 оС. Схема подключения системы отопления к тепловым сетям – независимое, температура теплоносителя ТС в подающем 130 оС и в обратном 90 оС. Допустимый перепад давления в теплообменнике греющей воды 40 кПа. Допустимый перепад давления в теплообменнике нагреваемой воды 100 кПа. Давление в подающем трубопроводе тепловой сети 600 кПа. Давление в обратном трубопроводе тепловой сети 380 кПа. 2. Определение параметров микроклимата в помещениях здания В соответствии с [1, 2, 3, 4] и Приложением 4 принимаем параметры микроклимата в помещениях представленные в Таблице 1. Таблица 1 Параметры микроклимата в помещениях жилого здания Наименование помещений Температура воздуха, С Результирующая температура, С 1 Оптимальная 2 Оптимальная Оптимальная 3 4 Холодный период года 20 45-30 Жилая комната Кухня Туалет Ванная, 1 2 22 20 21 25 19 20 26 Относительная влажность, % - наверное необходимо вставить в список литературы Возможно добавить поквартирное Скорость движения воздуха, м/с Оптимальная 5 0,15 0,15 0,15 0,15 совмещенный санузел Межквартирн ый коридор Жилая комната 20 22 19 Теплый период года 20 45-30 0,15 60-30 0,2 3. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций Конструкция наружного ограждения принимаем в соответствии с Приложением 3 (Варианты ограждающих конструкций). Таблица 2 Конструкция наружной стены Номер варианта 1 1 слой 2 слой 3 слой 4 слой Штукатурка цементно-песчаная (=1800 кг/м³), =20 мм, λ=0,7 Вт/моС Пеностекло (=200 кг/м³), λ=0,08 Вт/моС Кирпич глиняный обыкновенный на цементнопесчаном растворе, δ=510 мм, λ=0,7 Вт/моС Штукатурка цементнопесчаная (=1800 кг/м³), =20 мм, λ=0,7 Вт/моС Таблица 3 Конструкция перекрытия чердака Номер варианта 1 1 слой Цементно-песчаная стяжка (=1800 кг/м³), =40 мм, λ=0,7 Вт/моС 2 слой Пенополистирол (=150 кг/м³), λ=0,052 Вт/моС 3 слой Железо-бетонная плита (=2500 кг/м3), =220 мм, λ=1,92 Вт/моС Таблица 4 Конструкция пола первого этажа Номер варианта 1 1 слой 2 слой 3 слой 4 слой Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе (=1600 кг/м³), =5 мм, λ=0,29 Вт/моС Стяжка цементнопесчаная (=1800 кг/м³), =45 мм, λ=0,7 Вт/моС Пенопласт (=125 кг/м³), λ=0,06 Вт/моС Железобетонная плита (=2500 кг/м3), =220 мм, λ=1,92 Вт/моС В [5] устанавливаются требования к тепловой защите зданий в целях обеспечения оптимальных санитарно-гигиенических параметров микроклимата помещений и экономии энергии при долговечности ограждающих конструкций зданий и сооружений. Величина градусо-суток отопительного °C ñóò определяем по формуле (3.2): периода Dd , Dd tint tht zht (20 1,9) 191 4182,9 °C сут; где tint 20 – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °C , принимаемая для расчета ограждающих конструкций жилых зданий как минимальное значение оптимальной температуры (см. Приложение 4), tht 1,9 – средняя температура наружного воздуха в отопительный период (при температуре наружного воздуха ниже 8 °С), °C , принимается по табл. 1 прилож.1, zht 191 – продолжительность отопительного периода, сут, принимается по табл. 1 прилож.1, Величина нормируемого сопротивления теплопередаче из условия энергосбережения Rreq принимаем по табл. 3 прилож.5. Таблица 5 Принятые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций [5] Категория зданий и помещений, коэффициенты a и b Жилые, лечебнопрофилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития Градусосутки отопите льного периода Dd , Нормируемые значения сопротивления теплопередаче Rreq , м2 °С/Вт ограждающих конструкций °C ñóò 4182,9 стен покрытий и перекрытий над проездами перекрытий чердачных, над неотапливаем ыми подпольями и подвалами окон и балконных дверей, витрин и витражей 2,86 4,29 3,78 0,46 Затем по формуле (3.3) определяем величину сопротивления теплопередачи из условия комфортности (по санитарно-гигиеническим показателям). Результаты расчета требуемого сопротивления ограждения: 1 (20 23) - для наружной стены: R 'req 1, 24 м2 °С/Вт; 4 8,7 0,9 (20 23) - для чердачного перекрытия: R 'req 1, 48 м2 °С/Вт; 3 8,7 0, 4 (20 23) - для пола первого этажа: R 'req 0,98 м2 °С/Вт. 2 8,7 В дальнейшем для расчета принимаем большее из полученных значений сопротивления теплопередачи по энергосберегающим Rreq и санитарно-гигиеническим R 'req требованиям. Чтобы проектируемое ограждение удовлетворяло требования тепловой защиты величина фактического термического сопротивления должна быть больше или равна величины требуемого сопротивления теплопередачи (3.4). Задачей теплотехнического расчета ограждений в данной работе является определение толщины слоя утеплителя, при которой проектируемое ограждение удовлетворяет требованиям тепловой защиты Конструкция наружной стены здания представлена на рис. 3.1. Выражая неизвестную толщину утеплителя из (3.5) получим: 1 1 3 4 1 2 2 R0req ст int 1 3 4 ext 1 0, 02 0,51 0, 02 1 0, 08 2,86 0,153 м; 0, 7 0, 7 23 8, 7 0, 7 где 2 - коэффициент теплопроводности утеплителя наружного ограждения , принимаем по табл.1 прил.3 и табл.6 прил.5, Вт/(м·°С); req ст R0 - требуемое сопротивление теплопередачи наружной стены, принимаем из условия энергосбережения, так как оно больше полученного значения сопротивления по санитарно-гигиеническим показателям, м2∙К/Вт; int , ext - коэффициент теплоотдачи внутренней и наружной поверхности стены, принимаем по табл.1 и 2 прил.5, Вт/(м2·°С); 1 , 3 , 4 - коэффициент теплопроводности слоев наружного ограждения (стена), принимаем по табл.1 прил.3 и табл.6 прил.5, Вт/(м·°С); 1 , 3 , 4 - толщина слоев наружного ограждения см. табл.1 прил.3, м; Округлим полученную толщину утеплителя 2 в большую сторону кратно 5 мм ( 2 0,16 ) и вычислим фактическое термическое сопротивление наружной стены по формуле (3.5), м2 °С/Вт : 1 1 2 3 4 1 R0ст int 1 2 3 4 ext , 1 0, 02 0,16 0,51 0, 02 1 2,94 8, 7 0, 7 0, 08 0, 7 0, 7 23 Предлагаемая конструкция пола первого этажа здания представлена на рис. 3.3. Выражая неизвестную толщину утеплителя из (3.9) получим: 1 1 2 4 1 3 3 R0req ст int 1 2 4 ext 1 0, 005 0, 045 0, 22 1 0, 06 4, 29 0, 235 м; 0, 7 1,92 17 8, 7 0, 29 где 3 - коэффициент теплопроводности утеплителя пола первого этажа, принимаем по табл.3 прил.3 и табл.6 прил.5, Вт/(м·°С); req ст R0 - требуемое сопротивление теплопередачи пола первого этажа, принимаем из условия энергосбережения, так как оно больше полученного значения сопротивления по санитарно-гигиеническим показателям, м2∙К/Вт; int - коэффициент теплоотдачи внутренней и наружной поверхности пола первого этажа, принимаем по табл.1 и 2 прил.5, Вт/(м2·°С); 1 , 2 , 4 - коэффициент теплопроводности слоев наружного ограждения (пол первого этажа), принимаем по табл.3 прил.3 и табл.6 прил.5, Вт/(м·°С); 1 , 2 , 4 - толщина слоев наружного ограждения см. табл.3 прил.3, м; Округлим полученную толщину утеплителя 2 в большую сторону кратно 5 мм ( 2 0, 24 ) и вычислим фактическое термическое сопротивление пола первого этажа м2 °С/Вт по формуле (3.9): 1 1 2 3 4 1 R0пол int 1 2 3 4 ext 1 0, 04 0, 24 0, 22 1 4,37; 8, 7 0, 7 0, 052 1,92 12 Предлагаемая конструкция перекрытия чердака представлена на рис. 2. Выражая неизвестную толщину утеплителя из (3.7) получим: 1 1 3 1 2 2 R0req ст int 1 3 ext 1 0, 04 0, 22 1 0, 052 3, 78 0,177 м; 8, 7 0, 7 1,92 12 где 2 - коэффициент теплопроводности утеплителя чердачного перекрытия, принимаем по табл.3 прил.3 и табл.6 прил.5, Вт/(м·°С); req ст R0 - требуемое сопротивление теплопередачи чердачного перекрытия, принимаем из условия энергосбережения, так как оно больше полученного значения сопротивления по санитарно-гигиеническим показателям, м2∙К/Вт; int - коэффициент теплоотдачи внутренней и наружной поверхности чердачного перекрытия, принимаем по табл.1 и 2 прил.5, Вт/(м 2·°С); 1 , 3 - коэффициент теплопроводности слоев наружного ограждения (чердачное перекрытие), принимаем по табл.3 прил.3 и табл.6 прил.5, Вт/(м·°С); 1 , 3 - толщина слоев наружного ограждения см. табл.3 прил.3, м; Округлим полученную толщину утеплителя 2 в большую сторону кратно 5 мм ( 2 0,185 ) и вычислим фактическое термическое сопротивление перекрытия чердака по формуле (3.7), м2 °С/Вт : 1 1 2 3 1 R0ч int 1 2 3 ext 1 0, 04 0,185 0, 22 1 3,93; 8, 7 0, 7 0, 052 1,92 12 Коэффициент теплопередачи принятого наружного ограждения стены k, Вт/(м2С), определяем из уравнения: kок 1 ; R0ф где R0ф – общее фактическое сопротивление теплопередаче наружного ограждения, м2 °С/Вт . Полученные и принятые значения фактического термического сопротивления и коэффициенты теплопередачи принятого наружного ограждения заносим в таблицу 6. Таблица 6 Результаты теплотехнического расчета наружных ограждений Вид наружного ограждения Нормируемое значение сопротивления теплопередачи Rreq, м2·оС/Вт Толщина слоя утеплителя., м Толщина ограждения, м Коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2С) 1 2 3 4 5 Наружная стена Чердачное перекрытие Полы Наружные двери Двухкамерный стеклопакет 4. Расчет теплопотерь помещений Целью расчета теплопотерь в помещениях является определение количества передаваемой в окружающую среду теплоты, которую необходимо компенсировать теплоотдачей отопительных приборов. Основные теплопотери через ограждения определяют по формуле: Qm K Atint text n , где K – коэффициент теплопередачи ограждения K 1 R , Вт/(м2·К), для стен, пола и потолка принимаем по результатам теплотехнического расчета, для окон по табл.7 прил.5; A – площадь ограждения, м2; n – коэффициент, учитывающий положение ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаем по табл. 4 Прил. 5. Для помещения 101 общие теплопотери складываются из теплопотерь через стены (НС), окна (двойное остекление ДО), пол (Пл) и также теплопотери на инфильтрацию (нагрев поступающего наружного воздуха в помещение): QНСсевер=0,34·8,59·(22+23)·1=131,43 Вт; QНСзапад=0,34·13,34·(22+23)·1=204,15 Вт; QДОсевер=2,5·2,29·(22+23)·1=258,1 Вт; QПЛ=0,23·10,62·(22+23)·0,9=98,38 Вт; Дополнительные теплопотери, определяемые ограждения по сторонам света определяют по формуле: Qä.î ð. ä.î ð .Qm ориентацией где ä.î ð. – коэффициент, учитывающий ориентацию ограждения по сторонам света, см. рис.4.2. Так как помещение 101 является угловым (имеет две и более наружных стены), то необходимо учесть добавочного коэффициента д.дс. , равного 0,05 [1], для всех ограждающих конструкций помещения: QдопНСсевер=(0,1+0,05)·131,43=19,72 Вт; QдопНСзапад=(0,05+0,05)·204,15=20,41 Вт; QдопДОсевер=(0,1+0,05)·258,1=38,72 Вт; QПЛ=(0,05)·98,38=4,92 Вт; Теплопотери на инфильтрацию 101 помещения в соответствии с формулой (4.3) составят: Qинф=0,28· cв L tint text =0,28·1,05·1,2·22,86·(22+23)= 362,9 Вт; где c – изобарная теплоемкость воздуха равная 1,05 кДж/(кг·°С); в – плотность воздуха принимаем равной 1,2 кг/м 3; L – расход поступающего в помещение воздуха, принимается согласно [1] на 1 м2 жилой площади комнат и кухонь жилого дома должно приходиться 3 м3/ч наружного воздуха для квартир с жилой площадью менее 20 м2 на 1 человека. К общим теплопотерям 101 помещения прибавим теплопотери коридора расположенного рядом: QПЛ=0,23·4,05·(22+23)·0,9=37,73 Вт; QНСзапад=0,34·5,27·(22+23)·1=80,55 Вт; QдопПЛ=(0,05+0,05)·37,73=3,73 Вт; QдопНСзапад=(0,05)·80,55= 4 Вт; Итого суммарные теплопотери 101 помещения составили 1267 Вт. Для остальных помещений расчет выполняем аналогично, результаты расчета заносим в табл.4.1. 5. Выбор и обоснование схемы системы отопления При выборе системы отопления следует обосновать принятие решения: вида разводки магистралей (верхней или нижней, тупиковой или с попутным движением воды); посекционной прокладки магистралей иди с использованием пофасадного регулирования; типа отопительных приборов и способа регулирования их теплоотдачи; способа удаления воздуха; типа запорно-регулирующей арматуры и т.д. Выбирая систему отопления, необходимо учитывать санитарногигиенические, экономические, строительные, монтажные и эксплуатационные требования [18]. Система отопления должна обеспечивать расчетную температуру и равномерное нагревание воздуха в течение всего отопительного периода, гидравлическую и тепловую устойчивость, взрывопожарную безопасность и доступность для очистки и ремонта. Система отопления, вид отопительных приборов и параметры теплоносителя предусматриваются в соответствии с объемно-планировочным решением и назначением здания приложению. Сейчас существует множество вариантов отопление помещений: - Водяное отопление от котельной того или иного типа; - Водяное воздушное отопление – обогрев помещение с помощью вентиляции или с применением водяных тепловентиляторов (тепловоздушный агрегат); - Воздушное отопление на газу, дизельном топливе, отработанном масле и т.п. (с помощью стационарных теплогенераторов); - Газовое инфракрасное отопление; - Электрическое отопление (с помощью инфракрасных обогревателей, конвекторов, тепловых пушек и т.п.); - Паровое отопление; - Панельно-лучистое отопление. СНиП 41-01-2003 для жилых зданий предусматривает следующие виды систем отопления: водяное с радиаторами, панелями и конвекторами при температуре теплоносителя для систем: 95 С - двухтрубных и 105 С - однотрубных. Водяное с нагревательными элементами, встроенными в наружные стены, перекрытия и полы. Воздушное. Местное (квартирное) водяное с радиаторами или конвекторами при температуре теплоносителя 95 С. Электрическое или газовое с температурой на теплоотдающей поверхности 95 С. Принятая в расчетно-графическом задании система отопления – централизованная, двухтрубная вертикальная с нижней разводкой и попутным движением теплоносителя. Преимущества водяной системы отопления: - долговечность; - надежность; - обеспечение верхнего предела температуры на наружной поверхности отопительных приборов до 80оС, что исключает возможность пригорания пыли на поверхности отопительных приборов; - обеспечение равномерности температуры помещения; - возможность качественного регулирования теплоотдачи прибора путём изменения температуры воды при изменении температуры наружного воздуха, поскольку вода быстро изменяет свои теплотехнические свойства и обладает большой подвижностью; - бесшумность работы системы. Недостатки: - опасность замерзания воды в системе при ее отключении в зимнее время в приборах и трубопроводах, находящихся в охлаждаемых помещениях; - большое гидростатическое давление в системе, обусловленное большой высотой системы и её массивностью; - большая массивность, а следовательно, большая инерционность ведет к медленному прогреву помещения в начальный период действия системы отопления. Отличительные особенности двухтрубной системы отопления с нижней разводкой: - удаление воздуха осуществляется через воздухоотводчик расположенный на отопительном приборе верхнего этажа; - возможность произведение монтажа и пуска системы по этажно; - удобство эксплуатации в связи с расположением регулировочной и запорной арматуры на подающем и обратном трубопроводе в одном месте; - двухтрубные вертикальные системы с нижней прокладкой обеих магистралей применяют в малоэтажных зданиях с кранами двойной регулировки (монтажной и эксплуатационной), что объясняется большой гидравлической и тепловой надёжностью этих систем по сравнению с двухтрубными системами с верхним расположением подающей магистрали; - поступление воды с наивысшей температурой к каждому отопительному прибору, что обеспечивает максимальную разность температур tг – tо и, следовательно, минимальную площадь поверхности приборов; - в двухтрубной системе, особенно с верхней прокладкой подающей магистрали имеет место значительный расход труб и фасонных частей, усложняется монтаж. 6. Конструирование системы отопления Отопительные приборы размещаем, под световыми проемами в местах, доступных для осмотра, ремонта и очистки. Длина отопительного прибора должна быть не менее 75% длины светового проема. В угловых комнатах также предусматривается установка отопительных приборов также и у наружных стен. При размещении приборов под окнами вертикальные оси прибора и оконного проема должны совпадать. Максимальное отклонение при этом не должно превышать более 50 мм. Допускается, при унификации приборного узла в жилых помещениях, гостиницах, общежитиях, административно-бытовых зданиях, смещение приборов от оси световых проемов. Отопительные приборы в жилых зданиях следует устанавливать ближе к полу помещений на расстоянии 60 мм. Это позволяет обеспечивать равномерный прогрев воздуха у поверхности пола и в рабочей зоне. Подача теплоносителя к отопительным приборам в СО осуществляется по вертикальным трубопроводам – стоякам, к которым последовательно подключены отопительные приборы. Подача теплоносителя в стояки осуществляется из магистральных трубопроводов, располагаемых в подвале (подполье). Магистральные трубопроводы прокладывают с уклоном не менее 0,003 в сторону ИТП для удаления воздуха и теплоносителя из системы. Для отключения отдельных стояков и секций СО устанавливается запорная арматура на отводах к стояку, секции. Для слива теплоносителя и удаления воздуха из системы в нижней и верхней части стояков предусматриваются сливные и спускные краны, диаметром 15 мм. Для удаления воздуха из трубопроводов на отопительных приборах верхних этажей устанавливают автоматические воздухосборники или краны Маевского. 7. Подбор отопительных приборов В качестве отопительных приборов принимаем стальные секционные радиаторы «Arbonia» 3060. По формуле (7.15) определяем температурный напор отопительных приборов расположенных в помещении 101, оС: t t 90 70 tст 1 2 tint 22 58; 2 2 где t1 – температура теплоносителя в подающем трубопроводе, принимаем в соответствии с вариантом, оС; t2 – температура теплоносителя в обратном трубопроводе, , принимаем в соответствии с вариантом оС; tint – температура внутри помещения, принимаем в соответствии с [1, 2, 3, 4] и Приложением 4, оС. Требуемый расход теплоносителя через отопительный прибор будет определяться по формуле (7.16), кг/ч: 3, 6Qi 1 2 3, 6 633 1, 01 1, 05 Gi 28,9 ; c (tпод tобрат ) 4,187 (90 70) где Q – величина компенсируемых отопительным прибором (приборами на участке) теплопотерь, см. табл. (теплопотери), Вт; 1 – коэффициент учета дополнительного теплового потока. определяемый по табл.2 прилож.7 и табл.2 прилож.8; 2 – коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений, определяемый по табл. 2 прилож. 7 и табл. 2 прилож. 8; Расчетную плотность теплового потока прибора тогда найдем по формуле (7.17), Вт/м2: 1 n p 1 0,3 0 t G 58 28,9 qi qном ст i 660 516,86 ; 70 360 70 360 где qном – номинальный тепловой поток прибора, определяемый по табл.1 прилож.6, 7 и 8 ; n, p – коэффициенты, определяемые по табл.3 прилож.6, 7 и 8. Требуемая площадь нагрева отопительного прибора будет равна, м 2: Q 633 Ai i 1, 22 . qi 516,86 где Qi - требуемая тепловая мощность отопительного прибора, принимается по результатам расчета теплопотерь, Вт; qi - расчетная плотность теплового потока, Вт/м 2. Число секций отопительного прибора определяется по формуле (7.20), шт: A 4 1, 22 1, 03 N 8, 2 , a 3 0,15 1, 02 где a – площадь нагрева одной секции радиатора (см. табл.1 прилож.6, 7 и 8 ); 4 – поправочный коэффициент, учитывающий способ установки отопительного прибора (см. табл.2 прилож.9 ); 3 – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в отопительном приборе (см. табл.4 прилож.6, 7 и 8 ). К установке в пом.101 принимаем два радиатора «Arbonia» 3060 по 9 секций. Для остальных помещений подбор отопительных приборов аналогично и результаты расчета заносим в таблицу. 8. Гидравлический расчет системы отопления Целью гидравлического расчёта систем отопления является подбор диаметров трубопроводов и определение потерь давления в них затрачиваемых на подачу требуемого расхода теплоносителя к отопительным приборам. Выбираем главное циркуляционное кольцо и разбиваем его на участки рис. На участке 1 определяем суммарные потери давления по формуле (8.1), Па: p pтр pм 793 1302 2095; Потери давления на трение обусловлены трением жидкости о стенки трубы/канала и внутренним трением в потоке и выражаются формулой Дарси-Вейсбаха, Па: l U 2 2,5 978 0,942 (8.2) pтр 0, 029 793 ; d 2 0, 04 2 где – коэффициент гидравлического трения; l – длина участка, м; d – диаметр трубопровода, м; – плотность перемещаемой среды, кг/м3; U – скорость перемещаемой среды, м/с. Скорость теплоносителя U , м/с в трубе диаметром d , м равна: 4L 4 0,00118 U 0,94 ; 2 d 3,14 0,042 Объемный расход теплоносителя L , м3/с: G 4166 L 0,00118 ; 3600 3600 978 Коэффициент гидравлического трения: 0,25 0,25 k 0, 2 0,11 э 0,11 0, 029 ; 40 d где k э - шероховатость трубопровода, для стального трубопровода принимаем 0,2 мм. Местные потери давления обуславливаются изменением скорости потока по величине или направлению и выражаются формулой Вейсбаха, Па: U 2 978 0,942 pм 3 1302 , 2 2 где – коэффициент местного сопротивления (КМС), см.табл.1, прил.10. Для всех остальных участков потери давления определяются аналогично и суммируются по главной магистрали, результаты расчета заносятся в табл. Потери давления на главной магистрали составили 29 369 Па. 9. Подбор оборудования ИТП Схема подключения системы отопления к наружным тепловым сетям – независимое. Расчетный расход теплоносителя в системе отопления принимается по результатам гидравлического расчета СО или по формуле (9.5), кг/ч: 3, 6 Qi 3, 6 94527 GСО 4064; c tпт tот 4,187 (90 70) где tпт , tот – температура в подающем и обратном теплопроводе СО, °С; Q i - суммарные теплопотери всего здания, Вт; с - теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг·°С) (для воды c 4,187 ). Требуемый расход теплоносителя наружных тепловых сетей определяем по формуле (9.6), кг/ч: 3, 6 Qi 3, 6 94527 GТС 1355 ; c 1 2 4,187 (150 90) где 1 , 2 - температура в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети, °С Оптимальное соотношение числа ходов для греющей X ãð и нагреваемой X í воды в пластинчатом теплообменнике находится по формуле (9.7): G н X н Gгр X гр 0,636 pгр pн 0,364 1000 tср 1000 ср , 4064 40 1000 80 1,51 1355 100 1000 120 где Gн 4064 – расход нагреваемой воды Gí GCO , кг/ч; Gгр 1355 – расход греющей воды Gãð GÒÑ , кг/ч; 0,636 0,364 pгр 40 – допустимые потери давления греющей воды, кПа; pн 100 – допустимые потери давления нагреваемой воды, кПа; tпт tот – средняя температура теплоносителя в СО, °С; 2 1 2 – средняя температура теплоносителя в тепловой сети, 2 tср ср °С; Так как соотношение ходов получается менее 2, то принимается симметричная схема движения теплоносителей. Требуемое число каналов в теплообменнике находят нагреваемой воде и округляем до ближайшего большего целого: Gн mн 3600wопт f к по (9.8) 4064 14,52; 3600 0, 4 0, 0002 971,83 – оптимальная скорость движения теплоносителя, принимается где wî ï ò 0,4 м/с; f к 0,0002 – живое сечение одного межпластинчатого канала теплообменника Alfa Laval М3-XFG, м2, принимается по табл.1, 2, 3 прилож.123; ρ – плотность среды, кг/м3 (для воды с t=80оС, ρ=971,83); Gí – расход нагреваемой воды Gн GCO 4064 , кг/ч. Ввиду симметричной компоновки теплообменника общее живое сечение каналов греющей и нагреваемой воды в пакете совпадает (9.9), ( mн принимаем равным 15): f гр f н mн f к 15 0, 0002 0, 003 . Далее находим фактические скорости греющей и нагреваемой воды по формулам (9.10 и 9.11), м/с: Gгр 1355 wгр 0,133 , 3600 f гр 3600 0, 003 943,1 wн Gн 4064 0,39 . 3600 f н 3600 0, 003 971,83 Добавить в приложение все технические характеристики теплообменника 3 Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины находим по формуле (9.12), Вт/(м2·°С): гр 1,16 A 23000 283 ср 0, 63 ср wгр0,73 2 1,16 0, 45 23000 283 120 0, 63(120) 2 0,130,73 5637 , где A – коэффициент, зависящий от типа пластин, принимаем равным 0,45. Коэффициент тепловосприятия от стенки пластины к нагреваемой воде определяется по формуле (9.13), Вт/(м2·°С): н 1,16 A 23000 283tср 0, 63 tср wн0,73 2 1,16 0, 45 23000 283 80 0, 63 80 0,390,73 10923; 2 Коэффициент теплопередачи определяется по формуле (9.14), Вт/(м2·°С): 0,8 K 2882 . 1 1 0, 0005 1 1 ст 58 гр н ст 5637 10923 где – коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, принимается равным 0,7…0,85; ñò – толщина пластины принимаем по табл.1, 2, 3 прил.12, для стального теплообменника Alfa Laval М3-XFG равна 0,0005 м (0,5 мм); ñò – теплопроводность пластины, принимается для стали равной 58 Вт/(м °С), для латуни — 105 Вт/(м °С). Температурный напор теплообменника отопления определяется по формуле, °С: t 2 t2 (150 90) (90 70) (9.15) tт 1 1 36, 45 . t 150 90 2,3lg 2,3lg 1 1 90 70 2 t2 Требуемая поверхность теплообмена определяется по формуле, м 2: Qi 94527 0,9 . (9.16) Fтр K tт 2882 36, 45 По данным табл.1, 2, 3 прилож. 12 подбираем количество пластин ( 28 пластин), обеспечивающих ближайшую большую поверхность теплообмена. Количество ходов в теплообменнике находим по формуле: Fтр f пл 0,9 0, 032 X 1, 003 , (9.17) 2mf пл 2 14,52 0, 032 где f ï ë – поверхность нагрева одной пластины, м2. Потери давления, кПа в пластинчатых определяется по формуле: для нагреваемой воды pн Б 33 0, 08tср w1,75 н X теплообменниках 2 4,5 (33 0, 08 80) 0,391,75 1, 003 46, 22; для греющей воды pгр Б 33 0, 08 ср w1,75 гр X (9.20) (9.21) 1 4,5 (33 0, 08 120) 0,1331,75 1, 003 3,1; где φ - коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным, при отсутствии таких данных можно принимать φ=1,5…2; Б — коэффициент, зависящий от типа пластины, принимается равным 4 настоящего приложения; Циркуляционный насос в подбирается на подачу расхода независимой системе отопления GСО 4, 26 м3 / час при давлении Р pСО pн с запасом 10…20 кПа. Р (pСО pн ) pзапас (30 46, 22) 10 86, 22 кПа По приложению 11 подбираем циркуляционный насос Grundfos TPE 32-120/2 для системы отопления. Потери давления в греющей секции теплообменника pãð должны быть меньше располагаемого перепада давления в тепловых сетях. pгр PрпТС ; 3,1 кПа 220 кПа где PрпТС - разница давлений в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети, см. табл.2 прилож.1.4 4 или лучше записать располагаемый перепад давления в ТС Норма вытяжки, м3/час Воздухообмен помещения, м3/час 2 3 4 5 101 8,4 25,2 118 12,25 36,75 Размеры жалюзийной решетки, мм Площадь живого сечения жалюзийной решетки, м2 Суммарный воздухообмен через решетку, м3/час Площадь помещения, м2 1 № обслуживаемых помещений № и наименование помещения, в котором установлена жалюзийная решетка 10. Определение объемов вентиляции Нормы вытяжки из помещений жилых многоквартирных зданий принимаются согласно [1], [16] (см. табл.1 прилож.13). 6 7 8 102, кухня 102 90 90 90 0,0289 200х250 102, СУ 102, ванная 102СУ 25 25 25 0,013 150х150 102ванная 25 25 25 0,013 150х150 кухня 104 90 90 90 0,0289 200х250 104, СУ 104, ванная 104СУ 25 25 25 0,013 150х150 104ванная 25 25 25 0,013 150х150 5,9 103 7 21 114 9,8 29,4 117, кухня 117 10,4 90 90 90 0,0289 200х250 117, СУ 117СУ 25 25 25 0,013 150х150 25 25 25 0,013 150х150 117,ванная 117Ванная 116 8,3 24,9 115 11 33 11. Конструирование системы вентиляции Система вентиляции запроектирована естественная вытяжная. Компенсация удаляемого воздуха осуществляется, как за счет поступления наружного воздуха, так и за счет перетекания воздуха из других помещений. Поступление наружного воздуха происходит через окна, фрамуги, форточки и через неплотности окон и дверей. Вытяжка из жилых комнат предусмотрена через вытяжные каналы расположенные во внутренних стенах кухонь, уборных и ванных. Вытяжная вентиляция из санузлов и ванных комнат объединена в один канал. Вытяжная шахта для выброса воздуха должна выведена выше конька крыши на 0,5 м. Вытяжные отверстия в помещениях расположены на 0,3 м от потолка. 12. Аэродинамический расчет системы вентиляции и разработка мероприятий по интенсификации воздухообмена в здании Определяем располагаемое давление для помещений первого этажа по формуле (12.1), Па: Pр1 gh1 н в 9,8113,6 (1, 27 1, 2) 9,34 где н – плотность наружного воздуха, принимаемая по нормам при температуре 5 oC равная 1,27 кг/м3; в – плотность внутреннего воздуха, кг/м3; h1 – расстояние от оси решетки до плоскости выпускного отверстия, м. По аналогии определяем располагаемое давление для всех этажей: Pр 2 7,35 Па; Pр 3 5, 29 Па; Pр 4 3, 23 Па; Pр 5 1,17 Па; После определения объемов воздухообмена и располагаемого давления вычерчиваем расчетную аксонометрическую схему системы вентиляции (рис.), разбивают ее на участки; при этом первым участком является вертикальный канал, наиболее удаленный от вытяжной шахты. Каждому расчетному участку присваивается номер, в числителе выносной линией указывается объем воздуха, м3/час, движущегося по участку, а в знаменателе - длина участка. Задаваясь скоростью воздуха w в переделах 0,3…1 м/с, определяем площадь живого сечения канала результаты заносим в 5 столбец таблицы №, м2: f ВЕ 1 L 90 0, 04 3600w 3600 0, 6 (12.2) где L – расход воздуха перемещаемого по расчетному каналу, м3/час; w – задаваемая скорость воздуха в канале, м/с. По площади живого сечения принимаем размеры канала системы ВЕ-1 (270140) при этом в кирпичных стенах они должны быть кратными размеру кирпича, затем необходимо сделать перерасчет скорости по формуле, м/с (результаты расчета заносим в столбец 4 таблица №): v 4 L 4 90 0,94; 2 3600 d экв 3,14 0,184 2 3600 где d – диаметр круглого воздуховода, который эквивалентен по потерям на трение принятому прямоугольному или квадратному каналу, м. Эквивалентный диаметр определяют по формуле, м d экв 2а в 2 0, 27 0,14 0,184; ав 0, 27 0,14 Определяем потери давления системы ВЕ-1, Па: p pтр pм 1,55 1,92 3, 47 ; где pтр , p м - потери давления на трение (по длине) и наместные сопротивления соответственно, Па. После расчета каждой ветви определяется суммарное аэродинамическое сопротивление ветви. Для удаления требуемого расхода воздуха полученное сопротивление ветви должно быть менее 0,9 Pð для помещения, где расположена расчетная вентиляционная решетка. В противном случае необходимо увеличить сечение решетки и вентиляционных каналов. В случае невозможности подбора требуемых сечений решетки и каналов по архитектурно-планировочным условиям необходима разработка мероприятий для интенсификации удаления воздуха, например установка дефлектора с блоком поддержания постоянного разрежения в шахте. Потери давления на трение обусловлены трением жидкости о стенки трубы/канала и внутренним трением в потоке и выражаются формулой Дарси-Вейсбаха: l w2 13, 6 1, 213 0,942 pтр 0, 04 1,55 , d 2 0,184 2 где – коэффициент гидравлического трения (считать или просто принять 0,04); l – длина участка, м; d экв – эквивалентный диаметр воздуховода принимается в соответствии с расчетом, м; – плотность перемещаемой среды принимаем 1,213 кг/м3; w – фактическая скорость перемещаемой среды для системы ВЕ-1 равная 0,94 м/с. Коэффициент гидравлического трения определяем по формуле: 68 d экв Re 0,11 0,25 68 0, 003 0,11 0,184 12110 0,25 0, 04 где ∆ - абсолютная шероховатость воздуховодов принимаем равной 0,003, м; Re – число Рейнольдса находим по формуле: Re vd 0,94 0,184 1, 213 12110 , 17,3 106 где μ – динамическая вязкость, для воздуха μ=17,3·10-6 Па·с; Местные потери давления обуславливаются изменением скорости потока по величине или направлению и выражаются формулой Вейсбаха, Па: w2 1, 213 0,942 pм 3, 61 1,92 , 2 2 где – сумма коэффициент местного сопротивления (КМС) принимаемая по таблице 3 Приложения 13. Аэродинамический расчет производится для наиболее удаленных от вытяжной шахты каналов, удаляющих воздуха с первого и последнего этажа. Результаты расчета сводятся в табл. 10.2 Для других систем вентиляции расчет выполняется аналогично.
